Nucené Olejové A Nucené Vodní Chladiče Pro Transformátory

 Nucené-chladiče oleje (FOC)

(I) Pracovní princip

Nucené-olejové chladiče jsou založeny na základní logice „nucená cirkulace + chlazení vzduchem“, čímž se prolomí závislost chlazení přirozenou cirkulací oleje na teplotním rozdílu. Aktivním řízením toku oleje pro urychlení cirkulace výrazně zlepšují účinnost odvodu tepla. Podle normy 60076-2:2011 Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC) je jeho způsob chlazení kódován jako OFAF (Oil Forced-Air Forced), což znamená vnitřní nucenou cirkulaci oleje a vnější nucenou cirkulaci vzduchu. Během provozu speciální ponorné čerpadlo odebírá horký olej z horní vrstvy nádrže, stlačuje jej a posílá jej do svazku trubek pro odvod tepla tělesa chladiče. Současně se spustí chladicí ventilátor, který nutí vzduch rychle proudit přes povrch trubek pro odvod tepla. Prostřednictvím vedení tepla a konvekce se teplo v horkém oleji rychle přenáší do vzduchu. Ochlazený transformátorový olej má nižší teplotu a zvýšenou hustotu, teče zpět na dno nádrže transformátoru spodním spojovacím potrubím, aby znovu ochlazoval jádro a vinutí, čímž vytváří kompletní smyčku pro odvod tepla s nuceným oběhem oleje, která nepřetržitě odebírá teplo vznikající během provozu zařízení.

(2) Strukturální složení

Nucený chladič oleje se skládá hlavně z tělesa chladiče, ponorného čerpadla, chladicího ventilátoru, systému olejového potrubí, elektrické ovládací skříně a pomocných ochranných součástí. Těleso chladiče má obvykle trubkovou-žebrovou konstrukci s trubicemi pro odvod tepla vyrobenými z korozi-odolných měděných nebo hliníkových trubek s vysokou-tepelnou-vodivostí, s vnějším žebrováním pro zvětšení plochy pro odvod tepla. Ponorné čerpadlo jako zdroj energie pro cirkulaci oleje se vyznačuje vysokou účinností, nízkou hlučností a odolností proti korozi oleje, což zajišťuje stabilní cirkulaci oleje. Chladicí ventilátor je většinou axiální ventilátor, řízený teplotním senzorem, který se spouští, až když teplota oleje dosáhne nastavené hodnoty, čímž se dosáhne energeticky-úsporného provozu. Elektrická ovládací skříňka je zodpovědná za celkové řízení spouštění a zastavování olejového čerpadla a ventilátoru a také integruje funkce sledování teploty a průtoku oleje. Mezi pomocné ochranné komponenty patří indikátory průtoku oleje a signalizátory rozdílu tlaku, které mohou vydávat varovné signály v případě poruchy cirkulace oleje nebo abnormálních rozdílů tlaku{10}olejové vody a zajistit bezpečnost zařízení.

(3) Základní funkce a scénáře aplikací
Hlavní výhodou nucených chladičů oleje je jejich vysoká účinnost odvádění tepla. Ve srovnání s metodami chlazení vzduchem ponořeným do oleje (ONAF) lze jejich účinnost odvádění tepla zvýšit o více než 30 %, což může uspokojit potřeby odvodu tepla velkých transformátorů při provozu s vysokým zatížením; Konstrukce je relativně kompaktní a lze ji namontovat přímo na tělo transformátoru s malým půdorysem a mírným zatížením údržby; Silná přizpůsobivost, může upravit kapacitu odvodu tepla zvýšením nebo snížením počtu běžících chladičů podle změn zatížení transformátoru a dosáhnout souladu mezi zátěží a odvodem tepla.

Jeho aplikační scénáře se zaměřují především na velké vysokonapěťové transformátory, zejména výkonové transformátory s napěťovou úrovní 220 kV a vyšší a kapacitou 120 MVA nebo vyšší, které jsou široce používány v rozvodnách, elektrárnách, průmyslových závodech a dalších scénářích. Ve speciálních scénářích, jako jsou například středokanálové flexibilní přímo{4}}zpětné{5} konvertorové stanice, se ke snížení provozního hluku používají také nízko-hlučné nucené chladiče oleje v kombinaci s nízkohlučnými- ponornými čerpadly, aby se minimalizoval dopad provozu zařízení na okolní prostředí.

Nucené vodní chladiče (FWC) pro transformátory
(1) Pracovní princip

Nucený vodní chladič využívá duální nucený chladicí režim „nucená cirkulace oleje + vodní chlazení“ a jeho standardní metoda chlazení je kódována jako OFWF (Oil Forced Water Forced), což znamená vnitřní nucenou cirkulaci oleje a vnější nucenou cirkulaci vody. Základní logikou je využít vysokou měrnou tepelnou kapacitu a tepelnou vodivost vody ve srovnání se vzduchem a dosáhnout účinného odvodu tepla prostřednictvím výměny tepla olej-voda. Během provozu ponorné olejové čerpadlo odebírá horký olej z nádrže transformátorového oleje a posílá jej do olej{4}}vodního výměníku tepla (tělesa chladiče). Cirkulační vodní čerpadlo zároveň čerpá chladicí vodu (většinou průmyslovou cirkulační vodu nebo říční vodu) do druhého kanálu výměníku tepla. Horký olej a chladicí voda proudí uvnitř výměníku tepla v opačných směrech a prostřednictvím tepelného vedení se teplo v horkém oleji rychle přenáší do chladicí vody; Ochlazený transformátorový olej proudí zpět do olejové nádrže, aby se nadále účastnil chladicího cyklu, zatímco chladicí voda, která absorbuje teplo, je odváděna z chladiče. Po následném ochlazení je možné jej recyklovat nebo přímo vypustit a vytvořit tak duální chladicí okruh „cirkulace oleje+cirkulace vody“.

Stojí za zmínku, že během provozu je nutné zajistit, aby tlak oleje byl vyšší než tlak vody. Pokud se trubice výměníku tepla protrhne a voda se dostane do transformátorového oleje, způsobí poškození izolace a způsobí katastrofické nehody. Proto má tento systém extrémně vysoké požadavky na těsnicí výkon.

(2) Konstrukční složení Struktura nuceného chladiče vody je složitější než konstrukce nuceného chladiče oleje a skládá se především z tělesa chladiče, ponorného olejového čerpadla, oběhového vodního čerpadla, systému olejových{1}}vodních potrubí, elektrické ovládací skříně a bezpečnostních ochranných zařízení. Těleso chladiče (výměník tepla olej-voda) se skládá z jedné olejové komory a dvou vodních komor. Olejová komora je vyplněna hustě uloženými chladicími trubicemi, kterými proudí chladicí voda. Vnější olejová komora je rozdělena do několika kanálů přepážkami, které zajišťují, že horký olej protéká klikatě po povrchu chladicích trubek, což zlepšuje účinnost výměny tepla. Vodní komora je rozdělena na horní a spodní komoru, přičemž spodní vodní komora je dále rozdělena na dvě dutiny, což umožňuje chladicí vodě proudit obousměrně, což dále zvyšuje odvod tepla. Olej-vodní potrubní systém je vybaven ventily, filtry a dalšími součástmi, které regulují průtok oleje a vody, filtrují nečistoty a zabraňují ucpání potrubí. Kromě indikátorů průtoku oleje a signálů diferenčního tlaku zahrnují bezpečnostní ochranná zařízení komponenty pro monitorování hladiny vody a monitorování tlaku vody, které v reálném čase monitorují provozní stav systému cirkulace vody a rychle zjišťují úniky, nedostatek vody a další problémy.

(3) Základní funkce a aplikační scénáře

Největší výhodou nucených vodních chladičů je jejich extrémně vysoká účinnost odvodu tepla. Při stejném chladicím výkonu je jejich objem mnohem menší než u nucených olejových chladičů, jsou lehčí a pracují s nižší hlučností (žádný hluk ventilátoru), což usnadňuje vnitřní instalaci a je vhodné pro scénáře s přísnými požadavky na hluk a prostor. Současně je jejich účinek na odvod tepla méně ovlivňován okolní teplotou, přičemž si zachovávají stabilní výkon odvádění tepla v prostředí s vysokou-teplotou, takže jsou vhodné pro transformátory pracující při vysokém zatížení a vysokých teplotách.

Jejich omezení spočívá především ve vysoké složitosti systému, vysokých požadavcích na kvalitu chladicí vody a stabilitu dodávky, v nutnosti pravidelné údržby cirkulačního systému vody, doplňování chladicí vody, doplňování nemrznoucí směsi a čištění výměníků tepla; a relativně krátká životnost vodou chlazených systémů-, což ztěžuje dosažení stejné životnosti jako transformátoru (obvykle 40 let fyzické životnosti), což zvyšuje pozdější náklady na údržbu a četnost výměny zařízení.

Aplikační scénáře jsou soustředěny především v oblastech s bohatými vodními zdroji a snadným odvodněním, jako jsou hlavní transformátory v budovách vodních elektráren; a v místech s omezeným prostorem a přísnými požadavky na hluk, jako jsou podzemní rozvodny, rozvodny v hlavních městských oblastech a datová centra. Lze je také použít pro chlazení ultra-velkokapacitních transformátorů, aby byly splněny požadavky na odvod tepla při extrémním zatížení.

Jako základní chladicí zařízení transformátorů jsou nucené olejové chladiče a nucené vodní chladiče se svou jedinečnou konstrukcí a výkonem přizpůsobeny různým aplikačním scénářům a společně poskytují záruky pro bezpečný a stabilní provoz transformátorů. Nucené olejové chladiče se staly hlavní volbou chlazení pro velké transformátory díky jejich jednoduché konstrukci, pohodlné údržbě a silné přizpůsobivosti; Nucené vodní chladiče hrají nezastupitelnou roli ve speciálních scénářích díky své vysoké účinnosti v odvodu tepla, nízké hlučnosti a kompaktnosti.

S neustálým vývojem energetického systému bude technologie chladičů i nadále optimalizována a inteligence, účinnost a úspora energie se v budoucnu stanou hlavním směrem vývoje. V praktických aplikacích je nutné vědecky volit a standardizovat údržbu na základě faktorů, jako jsou provozní požadavky a prostředí instalace transformátorů, plně využít účinnost odvodu tepla chladicích systémů, prodloužit životnost transformátorů, zajistit bezpečný, efektivní a stabilní provoz energetických systémů a poskytnout solidní podporu pro přenos a dodávku energie.